要】以霍州煤电什林煤业10-101工作面综掘机开切眼调向施工工艺为例，系统地介绍了利用综掘机直接切割拐弯，配溜子-耙矿机出矸施工工艺，并对巷道支护参数选取、存在问题及经济技术效益进行了简要说明分析，通过实践有效的提高了拐弯巷道的施工速度，实现了矿井经济效益的提高。
【关键词】综掘机拐弯；溜子出矸；断面支护；施工工艺
一、实践背景
巷道改向历来是影响巷道快速掘进的难点，以往拐弯施工均是采用炮掘配耙矿机的方式进行，综掘机施工至拐弯位置后，对拐弯开口部位的帮部简单锚网临时支护，然后继续使用综掘机向前施工5～10m，施工完毕后，采用炮掘配人工出矸施工切眼5m，之后在切眼位置安装耙矿机，采用炮掘配耙扒矿机出矸再施工22m，然后拆除耙矿机，将综掘机拐弯进入切眼，安设溜子及单轨吊悬吊横梁，施工50m后将溜子更换为简易胶带，然后正常施工。
炮掘施工方式虽然简单明了，但它带来很多不便因素。当前大多数矿井均实现了综掘化，先进设备为快速掘进提供了设备保障，特别是矿井面临接替衔接紧张等局面时，如何实现综掘机拐弯、采取什么方式拐弯，成为提高掘进单进水平、简化施工工艺必须考虑的问题。
二、工程实践
1、工程概况
霍州煤电什林煤业10-101工作面位于10#煤一采区，是矿井的首个综采工作面，10-1011顺槽巷长415m，10-1012顺槽巷长483m，切巷长230m（中—中）。工作面切巷处10#煤层产状为走向近南北，倾向东，煤层厚度1.7m，容重为1.4t/m3，硬度为f≤3，有2层夹矸，直接顶为K2灰岩较为稳定。10-101工作面切巷断面为净宽*净高=7.0m（6.5m）*2.7m，顺槽断面为净宽*净高=5.0m*2.7m，巷道采用锚网梁+索联合支护方式。
顺槽工作面采用佳木斯EBZ200型综掘机进行掘进（整机重量58吨，外形尺寸10400×3200×1720mm，综掘机后部桥式转载机外型尺寸长×宽=15000×1400mm），在顺槽右帮铺设着一部SSJ1000/90型皮带输送机用于出渣，鉴于工作面切巷现场条件相对较好，为加快10-101工作面切巷的掘进施工速度，保证工作面按期投入试生产，提出了使用综掘机直接拐弯施工的课题，这就意味着掘进机需要原地回转90°角进入切眼方向进行施工。
2、施工方法及工艺
由于综掘机直接拐弯施工属于初次尝试无经验可循，经过仔细研究现场实际情况，结合掘进机尺寸及性能，通过矿井相关业务部门与施工区队的研究商讨，决定在综掘机拐弯前，先准备好后部配套运输系统，即采用综掘机后跟耙矿机，耙矿机左侧跟一部SGW-40T溜子进行施工，从而实现综掘机的90°拐弯掘进。
施工方法：当顺槽在掘进至切巷口处时由巷道左帮按180°方位角开口向南掘进，一掘一锚网。巷道开口用综掘机直接截割，为便于综掘机拐弯需对拐弯区剥帮1500mm左右，当桥式转载机受拐弯半径限制而无法施工时，撤除桥式转载机，同时在皮带机尾后部铺设一部溜子（长约16米），安装一台耙矿机配合掘进机进行出渣。
当切眼施工15米时，即掘进机整体进入切眼后，在切眼中部安设溜子一部，切巷入口处右帮安设耙矿机一台，同时延长皮带机尾至新安设的切巷溜头处，以满足运输需要。切眼施工25米时，在切巷溜子上方顶板上安设单轨吊悬吊横梁，将综掘机二运悬吊在横梁上，恢复桥式转载机，继续使用溜子进行运输煤矸，到此完成综掘机拐弯施工。
3、巷道支护
开口前补强支护：切巷开口前须在开口中心左右各7米范围进行锚索补强支护，锚索规格为?17.8×6300mm。采用Z2388和CK2340各两条进行锚注，补强后保证巷道顶部锚索呈“三三”排排布置。同时对开口周围20m范围内的支护情况进行检查，发现失效锚杆等及时补打。
临时支护：切巷施工中采用吊环前探梁配合专用背板及木楔的支护方式，临时支护距迎头不得超过200mm。
永久支护：采用锚网梁索＋木点柱的联合支护方式。顶部采用￠20×2000mm高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆间排距为900×1000mm，采用Z2388和CK2340各一条进行锚注；巷道右帮部采用￠20×2000mm高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆间排距为1200×1000mm，采用Z2388一条进行锚注；巷道左帮部采用￠20×2000mm玻璃钢锚杆，锚杆间排距为1200×1000mm，“五花”布置，采用Z2388一条进行锚注；锚索规格为17.8×6300mm，“三二”隔排布置（前5m“三三“排排布置），采用Z2388和CK2340各两条进行锚注；木点柱支设在切巷中部，规格￠400×2600mm，要求支在巷道硬底上，用板梁接顶，间距2000mm。支护钢带选用直径为12mm的钢筋焊制，铺设的网采用4mm镀锌铁丝编制网，木托盘规格为250×250×50mm。巷道施工时须在切巷开口处正中安装顶板离层仪一组，以便监测顶板变化情况。
三、存在问题及经济技术对比
1、在切巷施工过程中由于未及时拆除综掘机桥式转载机，导致综掘机左侧履带滚轮护板、桥式转载机转台轴扭曲变形，要求当拐弯作业已切割3米时必须对综掘机桥式转载机进行拆除。
2、在拐弯施工中由于综掘机后浮渣不能及时清理，造成巷道高度不够，综掘机卧底不足等，要求综掘机拐弯期间切巷内溜子两侧浮渣要及时处理，保证正常施工。
3、直接利用机掘拐弯，相比原炮掘拐弯大大减轻了工人劳动强度，减少了工序环节，更好的保证了工人施工的安全性，消除了放炮对顶板控制的不利影响。
4、与同类条件相比，机掘拐弯明显缩短了巷道拐弯的施工工期，减少了直角拐弯对掘进进尺的影响，宽8米的切眼施工任务由炮掘的9天变为机掘的4天，同时减低了材料消耗。
四、结论
关键词：UG软件；数控加工；先进技术；编程；应用
中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1671-2064（2017）03-0087-01
UG软件的数控加工程序除了对零件进行加工，还能够对数控机床的刀具形状、尺寸大小以及走到路径等工艺进行加工。由于UG软件具有较强的自动编程数字处理能力、自动生成数控程序、程序自检、后置处理程序等特点，总而言之，UG软件之所以能够在数控加工中得到了广泛应用，则是因为UG软件能为机械零件产品从图形设计、建立模型、结构分析、加工过程的运动仿真到加工程序生成等提供整套的解决方案，所以其在数控加工中具有一定的优势，对于机械加工制造行业的发展也有着重要的意义。
1UG软件包含模块的功能
1.1CAD模块
第一，可以为机械零件产品提供形状实际，可以生成和编辑零件的曲线。总的来说，就是建立机械零件产品的模型。第二，CAD模块中有多种加工工具，甚至还能让用户从UG软件的三维实体模型中得到模型的二维的工程图。第三，CAD模块具有钣金零件建模功能，在生成复杂的钣金零件的同时，还可以对其进行参数编辑。第四，CAD模块在模拟实际机械装配的过程中，可以利用自上而下或者自下而上的两种装配方式，将零散的零件图形装配成一个完整的机械图形。第五，CAD模块不但为设计者提供了一个能够与UG软件的三维建模完全吻合的模具设计环境，而且还激发了用户对模具的设计产生兴趣。
1.2CAM模块
CAD模块具有粗加工的单个以及多个型腔的功能，模型能够通过加工设计精度低、有曲面间隙和形状重叠的容腔铣削。CAM模块在数控加工的过程中，为所有基于UG软件下的加工模块提供了最基础的框架。用户在对模型进行后处理程序的时候，可以建立自己的加工后置处理程序。另外，CAD模块可以对零件进行2轴和4轴的线切割加工，以及多种线切割方式。
1.3CAE模块
CAE模块对刀具的选择也是有规定的，基于道具会对模具零件加工成本、质量和效率产生直接性影响，因此正确应用道具非常关键。模具型数控铣削加工期间，所选道具比较常见的包括球^刀、平段立铣刀、锥度铣刀以及圆角立铣刀等。除此之外，在加工模具型腔期间，必须保证刀具与以下原则相符合：
（1）应该严格依照被加工型面的形状对刀具类型进行选择。对凹形表面展开精加工或者半精加工过程中，对球头刀进行选择的主要目的在于确保其表面质量更加精良。粗加工期间，对圆角立铣刀或者平段立铣刀进行选择的主要原因在于球头刀存在交叉的切削条件。如果是凸形表面，那么在展开粗加工过程中，通常会选择圆角立铣刀或者平端立铣刀，但是对凸形表面进行精加工时选择圆角立铣刀的主要原因在于圆角立铣刀本身几何条件明显优于平端立铣刀。在带脱模斜度侧面中，通常会对锥度铣刀进行选择，尽管平端立铣刀同样能够加工斜面，若真的选用平端立铣刀，一方面会因为较长的加工路径而对加工效率产生影响，另一方面还会磨损加工刀具，进而对加工精度产生影响。（2）应该依照自大到小原则对刀具进行选择。因为模具型腔本身曲面类型比较多，因此，在加工零件过程中，避免仅对一种刀具进行选择与应用。而且无论是精加工或者粗加工，均必须对大直径刀具进行选择。其原因是刀具直径和加工路径长度呈正相关性，一方面会导致加工效率的下降，另一方面刀具磨损也会直接影响到加工质量。（3）根据型面曲率对刀具进行选择。精加工过程中，应该对半径比被加工零件轮廓圆角半径小的相关刀具进行选择，特别是在加工零件拐角过程中，应该对比拐角位置圆角半径小的刀具进行选择，同时选择圆弧插补模式加工零部件拐角，其原因是该方法能够有效避免选择直角插补而产生过切的情况。粗加工期间，第一步应该明白选择直径较大刀具的价值，第二应该知晓直径较大刀具会将余量留在零部件轮廓拐角的位置，该情况下就需要对粗加工后余量给精加工或者半精加工刀具导致的切削负荷加以考虑，通常该因素会导致精加工切削力产生改变，继而损坏刀具。（4）粗加工过程中，应该尽量对圆角立铣刀进行选择，其原因是圆角立铣刀能够在工件和刀刃接触面给出切削力变化，同时在保证质量的同时也延长了刀具的使用寿命。另一方面，选择圆角立铣刀进行粗加工是因为汽其比球头刀具有更好的切削条件，而相比于平段立铣刀，能够留下均匀精加工余量，具体如图1，这个条件非常有利于后续加工。
2数控加工中对UG软件的应用及数控加工程序流程
2.1UG软件在数控加工中的应用
为虚拟化的加工制造建立环境。用户可以在UG软件下根据实际加工制造的情况，建立虚拟化的加工制造环境。在此虚拟化的加工制造环境下，用户可以选择数控机床的模型，以及可以定义刀具、工件毛坯模型。虚拟化加工制造环境的整个建立过程之所以是在可视化的状态下进行的，则是因为只有这样才可以确保虚拟制造环境与实际加工环境的一致性。
2.2UG软件数控加工程序的流程
在UG软件中进入具有建模功能的模块，利用仿真功能对零件模拟做出仿真图，从而进行零件产品设计。在数控模拟加工的过程中，模拟的零件是否符合设计的要求。当模拟的零件达到预期效果后，则利用UG软件的后处理程序对其生成数控代码，从数控代码中得出刀位的轨迹文件。由于数控机床的控制系统只能识别G代码和M代码数控指令，其次，数控系统是由不同数控设备组成的，多以既有不同的加工程序格式，所以为了数控机床的正确驱动，必须要将刀位的轨迹文件转换成能够识别的后处理程序，从而再进行后处理而生成的数控代码，具体如图2。
3结语
总而言之，UG软件在机械加工制造行业和数控机床加工发挥着重要的作用。其不但提高了零件从设计到制造的衔接性以及零件的加工质量和效率，而且还能够方便的建立零件的几何模型，缩短了零件产品的工艺准备时间以及节省了编程时间。
参考文献
[1]姚伟德.UG软件在数控加工中的分析研究[J].现代制造技术与装备，2016（2）：143-144.
【关键词】二次旋转开采；“Z”形工作面；复杂地质条件
刘店煤矿地质条件复杂，断层很多，为了减少工作面搬家次数，该矿技术人员没有按照传统的方法将工作面按照直线布置，而是采用折线布置，采用旋转开采。这种开采方法减少了煤炭损失，增加了企业效益，下面以1037工作面为例进行详细介绍。
1工作面布置方案
1037工作面原来设计为两巷直线布置。但当机巷施工至约300m时，遇断层DF08-45，落差5m，通过打钻探明前方60m处还有断层DF08-47，落差10m，如此则判明原1037工作面外段可采，而里段无法开采。再加上根据风巷现场揭露的断层判断，1036工作面外段不可采，面1036里段是可以开采的。经过反研究决定，将1036工作面里段和1037外段合并为一个工作面，形成“Z”形采煤工作面。工作面巷道不变，在机巷遇断层DF08-45处改方位角：方位α=63°为方位α=28°施工，风巷也根据机巷方位作相应调整（如图1所示）。
图1工作面布置方案
2旋转方法的确定
旋转方法可分为实中心旋转和虚中心旋转两种，实中心旋转与虚中心旋转在实际回采过程中有较大的差别，实中心旋转时工作面一端固定不动，而采用虚中心旋转时，工作面机风巷须按一定的比例进行甩采。由于旋转角度较大，同时旋转过程中工作面还要延长，旋转时间较长，如采用实中心旋转，机头处长时间不推进，顶板、煤壁难以维护，因此1037工作面两次旋转方法均定为虚中心旋转。
当煤机割完旋转前的最后一刀时，围绕旋转中心，机、风巷按一定比例进行旋转，前、后部输送机机头保持一定的前移量，直至到达预定旋转位置为止。
按每调斜循环的转角α不超过1.5°的要求，确定输送机上拐点的最小间距为：
Smin=B/tanα=0.6/0.02=30（m）
式中：B采煤机截深，取0.6m。
为便于及时调整旋转期间的支架状态，对旋转回采做到过程控制，精细流程，需要确定每个调斜循环的割煤刀数N：
N=L/Smin=120/30=4（刀）
式中：L工作面长度，此处取旋转期间工作面平均长度120m。
在每次旋转过程中，调斜一个循环所需的循环数为4，每循环的通刀数为1，调斜3短1长。
3初次旋转开采
第一次旋转开采是以机头为虚中心，甩采尾回采，这种甩采方式比较多见，其难点是机尾延长段需人工采煤。
3.1施工方案
（1）工作面机巷推至距拐点位置10m时机、风巷按照1：4比例进行甩面即机头进1m机尾进4m，分段对机尾进行加刀，当风巷推至超前机巷3m位置时甩面结束，工作面正常推进，机尾延长段使用DZ3.15单体配合限位梁四、五排走向管理，每机尾延长500mm即加补一棚。
（2）风巷探煤巷三岔门位置处顶板破碎压力显现较大，为确保安全此段U型棚梁及下帮腿子不进行回收。风巷回采至距躲避峒室10m时使用单体支柱提前将躲避峒室内原工字钢梁套棚拿掉。
3.2工作面甩面技术
（1）工作面机巷推至距拐点位置10m时机、风巷按照1：4比例进行甩面即机头进1m机尾进4m，分段对机尾进行加刀，当风巷推至超前机巷3m位置时甩面结束。
（2）合理控制加刀位置，工作面机头、20、40、60号架为分次加刀位置，加刀顺序为60架、40架、20架、机头，移车弯曲段长度不得小于15m。
（3）甩面回采期间，拉架工应由经验丰富的人员担任，拉架时使用侧护板配合单体调整支架状态，防止出现挤架、咬架、爬架现象。
（4）甩面回采期间，根据现场情况及时对机巷靠车，保证工作面刮板输送机搭接合理。
（5）加强甩面期间工作面输送机的管理，确保工作面输送机保持平、直，抵车时及时将车取车，同时加强甩面回采期间的矿压监控，确保液压支架初撑力不低于24MPa。
4二次旋转开采
第二次旋转开采是以机尾为虚圆心，甩机头开采的，这种旋转开采方式比较少见，其最大的难点是在旋转开采的过程中，容易出现运输机机头不够长，运输机和转载机不能正常搭接的情况，从而无法出煤。所以，旋转开采前，必须提前对工作面进行刷帮。
4.1机巷运输系统设备位置调整方案
目前工作面出煤系统为：工作面输送机机巷转载机（48m）机巷40T转载机皮带机，机巷40T输送机机头位置为拐点位置。过拐点前，将机巷输送机系统位置调整为：
工作面输送机机巷40T输送机（35m左右）转载机皮带机。40T输送机机头为拐点位置，缩短皮带机机尾，转载机拉过拐点，位置调整至40T输送机与皮带机中间。工作面机巷推进至距机巷拐点83m位置时进行运输设备位置调整。
提前对拐点位置进行刷帮，经计算拐点前后向上、下帮各刷20m，向上帮刷帮最多为6m，确保24m长转载机能顺利通过。
4.2工作面甩面方案
工作面风巷巷推至距拐点位置10m时风、机巷按照1：4比例进行甩面即机头进4m机尾进1m，分段对机头进行加刀，当机巷推至超前风巷2m位置时甩面结束，机尾延长段使用DZ3.15单体配合限位梁四、五排走向管理，棚档500mm。
4.3工作面甩面技术
（1）工作面风巷推至距拐点位置10m时风、机巷按照1：4比例进行甩面即机头进4m机尾进1m，分段对机头进行加刀，直至甩至机巷超前风巷2m位置时结束。
（2）合理控制加刀位置，工作面机尾、60、40、20号架为分次加刀位置，加刀顺序为20架、40架、60架、机尾，移车弯曲段长度不得小于15m。
除以上两点外，其他技术要点与初次旋转开采相同。
5经济效益分析
1037工作面“Z”形布置旋转开采技术应用，比两巷直线布置多回收煤炭资源12万吨，按每吨纯利润按300元计算，创收3600万元；同时减少巷道掘进工程量约800m，节约掘进投入800万元；同时减少了综采工作面的安装、拆除各一次，节约了安拆费用约300万元，合计创纯利润4700万元，创造了良好的经济效益。
6结论
综采工作面的“Z”形布置旋转开采技术，解决了断层构造发育、走向又较短的可采块段开采的技术难题，提高了综采工作面的连续推进长度和对复杂地质条件的适应性，为复杂条件下不规则块段布置综采工作面进行了实践，提高了煤炭资源的回收率，具有广阔的推广应用前景。
参考文献：
[l]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版，1999.
[2]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社.2003.
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4结束语
随着采矿技术的发展，带式输送机今后的运输能力会进一步加大，运输距离会更远，运输速度也会更快。这对技术也提出了新的要求，继续采用人工显然是不切实际的，这就需要我们不断改进技术，不断设计新的自动系统，不断改进旧系统的缺点，使其更加完善。本文中介绍的智能集中系统解决了传统集中系统的油量不可调、故障不可检的问题，实现了定点定量以及定点检测与报警，明显提升了效果，提高了设备维护质量，已成功应用于工程实践，是将来带式输送机配套系统的必然选择。
参考文献：
[1]韩兆祺.大功率下运带式输送机关键技术应用探讨[J].煤矿机械，2012（1）.